Introduction
Les membranes cellulaires sont composées de deux classes de molécules : les lipides et les protéines. Les protéines servent d’enzymes, transportent des molécules et confèrent à la membrane des propriétés fonctionnelles distinctives. Les détails des structures des protéines et des enzymes sont donnés ailleurs. Les lipides assurent l’intégrité structurelle de la cellule. Les lipides présents dans la membrane se composent de deux parties : hydrophile (soluble dans l’eau) et hydrophobe (insoluble dans l’eau). La partie hydrophobe des lipides est constituée des longues chaînes d’hydrocarbures non polaires de deux acides gras. Les acides gras sont présents sous forme d’esters liés au glycérol. Le troisième groupe OH du glycérol est lié par ester au phosphate, d’où le terme phospholipide. La partie ester de phosphate de la molécule est polaire ou même ionique et est donc soluble dans l’eau. Une interaction simple de plusieurs phospholipides est illustrée dans le graphique de gauche.
Il existe deux phospholipides courants que l’on trouve dans la bicouche :
- La lécithine contient l’alcool aminé, la choline.
- Les céphalines contiennent les alcools aminés sérine ou éthanolamine.
La disposition des phospholipides dans les membranes cellulaires a été déduite par les données de diffraction des rayons X. Les phospholipides sont disposés en bicouche (deux molécules d’épaisseur). Les phospholipides sont empilés avec les chaînes d’hydrocarbures non polaires dirigées vers l’intérieur, tandis que les extrémités polaires servent de surface externe, comme le montre le graphique de gauche. La structure de la bicouche est une autre application du principe de solubilité « les aimants dissolvent les aimants ».
La plupart des acides gras de la membrane sont insaturés car cela permet à la membrane d’être plus flexible (les liaisons cis sont pliées) pour permettre à certaines molécules de traverser la membrane. Cependant, l’interaction de l’intérieur hydrophobe de la couche agit comme une barrière pour les molécules ioniques et polaires qui ne peuvent pas pénétrer à l’intérieur de la cellule. Dans les cellules animales, le cholestérol est inséré entre les chaînes non polaires, et constitue environ 20 % des molécules de la membrane. Il contribue à rendre la membrane plus rigide et ajoute de la résistance.
Graphique de la bicouche lipidique : Les sphères rouges/blanches représentent les molécules d’eau sur les surfaces extérieures de la bicouche qui sont hydrophiles (qui aiment l’eau). Les sphères grises représentent les chaînes hydrocarbonées non polaires, qui sont hydrophobes ou détestent l’eau. Les sphères violettes représentent les molécules de phospholides individuelles.